2017 年底,国家开始推行 IPv6 普及,出台多项政策推进 IPv6 规模部署。至今,IPv6 普及已经有了巨大的进步。普通用户可能在不知不觉间,已经用上了这个最新的互联网协议。
过去十年间,Google 一直是 IPv6 的积极推进者,据其统计,截至 2020 年 7 月,通过 IPv6 网络访问 Google 应用服务的互联网用户比例大约为 30% 左右。而根据国家 IPv6 发展监测平台的统计数据,截止到 2020 年 7 月,我国互联网 IPv6 活跃用户已达 3.62 亿,约占中国网民的 40.01%,优于同期世界范围内 IPv6 建设部署的平均水准。IPv6 流量层面,我国城域网的 IPv6 的双向流量为 6968.412Gbps,IPv6/IPv4 流量占比为 2.03%,LTE 和核心网 IPv6 双向流量为 4372.06Gbps,IPv6/IPv4 流量占比为 9.77%。在 IPv6 地址拥有量层面,我国已申请 IPv6 地址资源总量达到 50209 块(/32),IPv6 地址资源位居全球第二。
IPv6 是 英文“Internet Protocol Version 6”(互联网协议第 6 版)的缩写,是互联网工程任务组( IETF)设计的用于替代 IPv4 的下一代 IP 协议,其地址数量号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个地址。
相比 IPv4,IPv6 的最大不同,一是在于地址变长,也是其最大的优势。一直以来, IPv4 最大的问题在于网络地址资源不足,因为这一版协议使用的是 32 位长度的网络地址,理论上最多只能为大约 43 亿设备分配独立地址。但随着 5G、物联网的发展,显然,这一数字已不足以满足“万物互联”的需要。而 IPv6 的网络地址长度增加到 128 位,这样,整个互联网世界就能够支持超过
个独立设备进行自由寻址,同时解决多种接入设备连入互联网的障碍。
二是包头简化,IP包头由 13 个域减少为 7 个域,提高路由器处理速度;三是增加了组播;四是自动配置;五是更加安全。
2016 年,互联网数字分配机构( IANA)在已向国际互联网工程任务组(IETF)提出建议,要求新制定的国际互联网标准只支持 IPv6,不再兼容 IPv4,也就是 IPv6 单栈设计。2020 年,华为、腾讯、百度、阿里、京东等在众多互联网企业已经在自家产品中完成 IPv6 改造,随着进一步推进,很快普通用户就能用到更多支持 IPv6 的产品和服务。
邬贺铨:中国在IPv6部署上走在世界前列,但App支持与国外差距较大
从文首的数据中可以看到,中国在 IPv6 部署上我国已经走在了世界前列。那么,我国 IPv6 的具体实施情况如何?在 2020 年 8 月 28 日举行的 中国 IPv6 发展论坛上,推进 IPv6规模部署专家委主任邬贺铨院士做了题为《IPv6规模部署谱写新篇章》的精彩演讲并发布《中国IPv6发展状况》白皮书,以下为 CSDN 整理演讲精华:
我会今天将从四个方面来讲,一是推进 IPv6 规模部署工作,二是 IPv6 的发展状况,三是关于 IPv6+ 的网络创新体系,以及下一步的工作考虑。
先说第一点,2017 年 11 月份两办发布了 IPv6 规模部署推进文件,作为网络强国的重要举措,从国际竞争、技术创新、服务经济三个方面进行计划。计划展望,从 2018 年起到 2035 年,要使 IPv6 从可用到好用,到爱用;2019 到 2020年这一阶段,我们希望中国 IPv6 能够保持与世界平均水平同步发展。
首先是基础设施推进,二是网站应用方面的推进,三是在 IPv6 上的一些新能力开发,四是专家推进委员会负责在网信办、工信部监测平台客观地给出国内目前 IPv6 发展状况观测。
还有我们做了一些技术方面的白皮书等工作,包括 IPv6 发展的指标体系,并发布了一些监测测试方法、分类分项的考核指标,以及评估报告,希望通过设定目标和测量方法来实现监测。
此外,我们还成立了 IPv6+ 技术工作组,在 IPv6 上进行拓展,大家都在讲 IPv6 能够提供大量地址,实际地址不足以形成推进 IPv6 发展的动力,我们应该挖掘 IPv6 更多的潜力。
我们的工作分三个方面,一个网络架构,一个产业应用,还有一些印证。
我们可以到积极的一面是 IPv6 的活跃用户数在增长,流量在增长,地址量也不错,基础设施的改造进展顺利,数据中心、IDC、云服务中 IPv6 步数占比在上升,移动网络终端方面也有一些进展。网站方面,包括商用网站和政府网站,这八个方面都有进展,但也都有一些问题,我们等到具体化可以说一说。
在活跃用户数上,我们自己监测到今年 7 月,我国互联网 IPv6 活跃用户已达 3.62 亿,约占中国网民的 40.01%。但可能由于监测方法或更深层次的原因,从国外的监测的数据是这一结果的三分之一,也就是百分之十几。
但更能说明问题的是流量,目前来看,IPv4 和 IPv6 在城域网中的比例是 4%,在核心网的比例是 9%。为什么城域网和核心网的比例不一样?实际上核心网的流量应该是城域网流量的汇合,但不等于全部之和,因为有些城域网流量不进入核心网,这个差异说明,很多 IPv4 在城域网落地了,找到服务器了,但 IPv6 的流量在城域网的流量不多,在城域网上 IPv6 的服务器较少,所以 2% 这个数字是相当低的。而国外 IPv6 部署情况排在前列的国家占比约为 40%——60%,所以在流量方面和用户数的比例上,即便是核心网,我们也于国外差得很远。所以,从这个意义上来说,我们虽然有很多活跃用户,但用户在访问网络过程中可能浅尝辄止,IPv6 的流量上不了。
在应用基础设施 IPv6 支持情况方面,IDC 和 CDN 目前已有较好的支持,中国移动、中国电信、中国联通三大运营商基本齐平,将近 100%。
截至今年 7 月,云服务中的公有云 IPv6 支持率约为 80%,但也可以看到,并不是平台中所有业务能力都支持 IPv6。
移动终端 IPv6 的支持良好 ,但家庭无线路由器成为 IPv6 的发展瓶颈,只有一些比较有名的厂商新上市的路由器是支持 IPv6,但目前政府有关部门并没有要求对家庭无线路由器进行入网监测,所以市场上有很多非主流厂家不具备 IPv6 能力,所以我们建议政府有关部门把家庭无线路由器纳入入网检测范畴。
网站和应用的 IPv6 支持上,省部级服务网站的支持率已达 96% 了,央企 达 84%,但中央新闻媒体只有 46.15%,排名前一百的商业网站比例相当高,100 家中有 93 家都能全面支持。
国外的 App IPv6 流量占比平均为 89.7%,而国内比较低,仅为 32.5%。国内 IPv6 流量 Top10 的比较高,可 Top100 只有30% 左右,说明我们的 App 在 IPv6 支持方面与国外还有很大的差距,而且从国际流量来看,流入的多,流出的少,说明国内 IPv6 内容还是差很多,所以这点需要我们往国内 IPv6 内容建设重点提升。
在 IPv6+ 的网络创新上,把 IPv4 过渡到 IPv6,需要分几个阶段来完成。
第一个阶段是利用 IPv6 的能力使网络更简化,包括引入 SRv6、流量工程、流量车等。
第二阶段我们希望基于 IPv6 实现网络切片和 16 个监测。
首先在第一阶段,是要基于 SRv6 做一些简化,我们现在都用软件定义网,分析全网的业务流量和网络资源,为每一个通信设计一条端到端的路由,当然,端到端是跨过多个路由器的,实际上是多个分段路由的组合,关键是这些分段路由怎么部署。传统做法是在 NPLS 上,NPLS 需要在各个路由器内交互,来把路由的表达一站一站传过去,所以实际上这是个复杂的过程,连接点关联较多,物流表、存储量较大。
SRv6 是一种网络转发技术,是 IPv6 与 Segment Routing 技术的完美结合,构成端到端的路由不需要通过新的路由器协商,路由器只是根据 IP 包的指示执行,所以 SRv6 实现端到端路由的协同,基于 SRv6,我们可以做到路径优化,以流量工程的方式设计路由。既然路由可以这样做,可以做网络切片和 VPN,那么我们也可以设置一条对路由,实现倒换,不需要临时找路由了,同时设计几条路由,牺牲一点资源来保传输,这些在过去可能做不到,但在 SRv6 可以做到,实现路径优化、任务使能和高可靠。
有 SRv6,我们就可以组织网络切片,这是面向工业互联网需要解决的问题,通过不同的 SRv6 组织不同的网络切片的信道,在同一个物理网络上实现多个逻辑上隔离的信道。
在 IPv6+ 2.0 上,我们可以做随流检测,原来我们需要做主动测试,或依靠终端应用层的感知来发现网络的性能是否变换,现在,通过随流检测,我们可以检测比特在传输过程中是否丢失,判断丢包率,在 IPv6 流里插入时间标签,监控这些时间标签,可以判断在哪一站,端到端的时延,找出问题所在。过去没有随流检测,现在通过嵌入一些特定的网络和时间标签,我们可以实现丢包率检测,时延分段检测,以提升网络性能,达到最优体验,其中,IPv6 完全可以携带这些信息。
IPv6+ 2.0 中还包括 SD-WAN,SD-WAN 是软件定义广域网。现在,企业与外部的通信实际上有两种方式,一种方式是固定租用的,成本较高,但是质量有保证,但存在坑你无法及时响应用户需求变化的问题。如果走公众互联网,尽管可以用网络切片进行一定程度的隔离,但毕竟公众网的服务质量不一定能保证。非此即彼会带来选择的难题,现在引入 SD-WAN 软件定义的广域网,它可以与 SRv6 配合,通过测量判断有实验保障和可靠性高的信道,根据客户需求,通过 SD-WAN 设计一条符合要求的信道。SD-WAN 只有在 IPv6 下才能达到最优的配合,所以通过 SD-WAN 在 IPv6 可以实现精细化的服务质量等级,测量的自动化和端到端质量保障。
IPv6+ 3.0 是 APN6,我们希望基于应用的差异化通信实现精细化运营。APN6(Access Point Name,接入名)是应用感知的网络,我们现在实际上在网上看到的 IP 包具有五原性质——原地址、无地地址、原端口、无地端口和线域类型,但有这五点仅可以做选入,并不知道业务是什么,也就是说现在 IP 业务对网络是不透明的,除非网络用 DPI 深度检测,当然 DPI 在应用层感知的效率太低,时延太大。在 IP 层上就表达出网络服务质量,IPv6 可以做到。IPv6 本身有信息可以利用,现在的 IPv6 有 128 个字节,分为前 80 个和 后 48 个,前 80 个可以定义 App 的 ID和用户的 ID,后 40 个比特可以定义带宽要求、抖动要求、时延要求和丢包率要求,每一个都是 8 个比特,前 4 个比特表示单位,比如带宽 0001 就表示以兆为单位,0010 表示以 10 兆为单位,0100 表示以百兆为代表,1000 表示千兆为单位,10 个比特表示 0 到 9,0 到 16 都可以表达出来。
这意味着,在业务上通过 IPv6 用网络就可以感知业务,避免运营商因为不了解业务需求而一律采用轻载的方式。中国运营商网络的轻载率是 30% 到 40%,效率很低,而且运营商因为不了解业务,只能做管道,也就无法达到差异化能力提升,引入 IPv6,我们可以提升服务质量要求。
在 IPv6+ 能力的开发上,中国在这方面走在前列,国内企业、研究机构积极地推动 IPv6创新能力的标准化,希望通过这些标准化的工作,使得 IPv6 不仅是一个地址问题,而且对于网络运营商、内容服务商和对用户来说是一个刚需的需求。
第个是继续政策的引导,现在面临十四五的规划,可能专家委还要配合有关部门来制定IPv6 发展的推进计划。
第二是网络设施的提升,现在网络设施基本是双栈,但为了更好地促进 IPv6 转型,我们希望推动 IPv6 单栈和 纯 IPv6 的应用。
第三是推进 IPv6+ 的创新,包括一些实验和标准化工作。
第四是在应用方面,希望不仅是 IDC、CDN、云向 IPv6 转型,还要开发在云上做新型IPv6 服务的能力。
第五在网站上,现在商业网站表面上支持 IPv6,但实际上还需要做深化,我们发现很多网站除了首页之外,其他页面还是 IPv4。
第六在家庭终端上,升级 WiFi6,引导家庭终端转向 IPv6。
第七是监测平台完善,进一步扩大监测范围并探索新的监测方法,科学判断 IPv6 的进展。
会上,来自推动 IPv6 部署的组织和企业也对国内 IPv6 的发展发表了精彩的观点,我们通过金句集锦,来看看他们都是怎么看待 IPv6 的吧!
SRv6作为IPv6+的关键技术,是一个新的网络承载协议,也是构建网络自动化的基石。尤其是在5G时代,云网融合的关键里程碑,我们非常看重SRv6的三层可编程能力,它会为今后的业务发展和应用推动带来非常丰富的场景。今年上半年,中国电信在承载5G SA的STN网络上全面部署了跨厂家的SRv6/EVPN,我们已经实现了SRv6的全国基本覆盖。
5G和云时代驱动网络朝着IPv6+发展,未来网络需要具备智能超宽、智能联接、智能运维能力。华为持续进行IPv6+创新,主导SRv6及网络切片标准的制定,提供全场景‘IPv6+’Ready的系列产品,加速全球运营商及行业的规模部署,引领智能IPv6+时代。
依托我国IPv6规模部署进展的成果,加强基于IPv6下一代互联网技术的体系创新,整合IPv6相关技术产业链(产、学、研、用等)的力量,从网络路由协议、管理自动化、智能化及安全等方向积极开展IPv6+网络新技术(包括SRv6、网络切片、随流检测和BIERv6等)、新应用的试验验证与应用示范,不断完善IPv6技术标准体系,显著提升我国在IPv6领域的国际竞争力。
——信通院技术与标准研究所互联网中心的副主任 赵锋
IPv6+的使命包括三个方面:基于IP可达性的高效跨域联接与业务部署;基于IPv6扩展头等机制支持更多种类的封装,满足新业务的需求;基于IPv6实现IP网络与应用的融合,提升网络价值。令人欣喜的是,近年来IPv6+创新和标准化稳步有序展开,取得了长足的进步,特别是SRv6的所有基础特性的草案都已经被IETF工作组接纳,SRH的RFC也已经正式发布,同时SRv6实现了规模化部署,满足5G和云时代新需求。
——IETF互联网架构委员会(IAB)的成员李振斌
除了运营商网络,千行百业的数字化转型已进入深水区。中国建设银行基于趋势、政策、业务的综合考虑,选择将骨干网从MPLS一步到位升级到SRv6,打造更加智能、灵活的智能骨干网,打破数据孤岛,使数据更加智能、灵活的在企业内流动,提升企业的组织效率和业务体验,使能智慧金融科技。
IPv6+时代SRv6为网络编程和算力网络的实现提供了创新平台,通过三层可编程空间,使能运营商网络“Network as Computer”和“Network as Service”。
IPv6规模部署后,一系列IPv6新技术应运而生、快速发展,IPv6+成为下一代互联网的新起点。中国移动面向5G和云网等业务场景,积极布局和实践IPv6+创新,SRv6实现先行先试,在协议创新上牵头推动SRv6头压缩优化技术和IPv6 BIER组播技术,并进一步探索IPv6+在云边网协同和网络切片等场景的应用。
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